?淺談各種不同類(lèi)型的直流電機、交流電機特點(diǎn)

??在各種需要動(dòng)力的電子電氣產(chǎn)品中，小到個(gè)人護理產(chǎn)品大到工業(yè)設備都需要電動(dòng)機來(lái)驅動(dòng)，電機簡(jiǎn)單的可分為直流電機與交流電機，下面天孚微電機綜合一部分電動(dòng)機資料供大家參考。

一、同步電機與異步電機

1.轉子轉速與定子旋轉磁場(chǎng)轉速是相同的為同步電機；

2.轉子轉速與定子旋轉磁場(chǎng)轉速是相同的為異步電機。

注：只有交流電機才會(huì )有同步和異步的概念。

1）同步電機

①原理：通過(guò)磁場(chǎng)沿著(zhù)磁路最短的方向上走實(shí)現轉子和定子旋轉磁場(chǎng)磁極一一對應，所以轉子轉速和旋轉磁場(chǎng)轉速相同；

②特點(diǎn)：同步電機不管是作為電動(dòng)機用還是發(fā)電機用，轉速和交流電頻率之間是嚴格不變的，而且電機的轉速恒定，不會(huì )受負載變化影響。

2）異步電機

①原理：電機是靠感應來(lái)實(shí)現運動(dòng)的，定子的旋轉磁場(chǎng)切割鼠籠，使其產(chǎn)生感應電流，電流受力后使轉子旋轉。注，電機轉速轉速和定子旋轉磁場(chǎng)轉速必須要有轉速差才能形成磁場(chǎng)切割鼠籠，產(chǎn)生感應電流；

②特點(diǎn)：電機轉子繞組不需與其他電源相連，其定子電流直接取自交流電力系統，電動(dòng)機的結構簡(jiǎn)單，制造、使用、維護方便，運行可靠性高，重量輕，成本低。

3.同步電機與異步電機的區別

①同步電機能發(fā)出無(wú)功功率，同時(shí)也可以吸收；異步電機只能吸收無(wú)功。

②同步電機的轉速和交流工頻50Hz電流同步；異步電機的轉速則滯后，轉速如下表所示

③同步電機電流在相位上是超前于電壓的，也就是同步電機是一個(gè)容性負載。

④同步電機在通電的瞬間，電機的轉子勵磁繞組是靜止的，所以同步電機是無(wú)法直接啟動(dòng)的。

4.永磁、電磁、感磁定/轉子

①永磁直流電機：采用永磁鐵為材料；

②電磁：通電線(xiàn)圈；

③感磁：無(wú)電閉合繞組、鼠籠。

永磁與電磁在多數情況下是可以互換的，三相同步電機常用電磁和永磁鐵共用于轉子，感磁則用于需要有旋轉磁場(chǎng)的場(chǎng)合才能用。

5. 有刷直流電機與無(wú)刷直流電機

直流電機有刷和無(wú)刷區別非常之大，前面有文章介紹過(guò)，下面也會(huì )重點(diǎn)講下（天孚微電機主要是研發(fā)有刷直流微電機的）。

二、電機的分類(lèi)

我們把電機分為直流電機與交流電機兩類(lèi)，即直流電機通過(guò)直流電機驅動(dòng)；交流電機通過(guò)交流電機驅動(dòng)，下面天孚微電機對這兩種類(lèi)型電機的結構、調速方式及特點(diǎn)來(lái)詳細講解。

1. 直流電機

1）有刷直流電機

①直流電機結構

轉子：轉子上有銅線(xiàn)繞組；

定子：使用永磁或電磁，勵磁方式有串勵、并勵、他勵、復勵。

②啟動(dòng)?

直流電機只要通入直流電就能轉動(dòng)。

③換向方式

永磁直流電機通過(guò)換向器與電刷的摩擦接觸，改變定子或轉子電流的方向。

④調速方式

直流電機的調速方法是所有電機中，非常簡(jiǎn)單的，通過(guò)調節轉子的電壓就可以調速，如需要精準調速增加編碼器即可。

⑤優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

有刷直流電機在于啟動(dòng)轉矩大，調速方便，成本低的優(yōu)點(diǎn)，不過(guò)由于在電機的轉子上裝有換向器，在運轉時(shí)會(huì )和電刷不斷的摩擦，所以使用壽命較磁短，像一些高壽命的應用，有刷直流電機是無(wú)法滿(mǎn)足的，大點(diǎn)的有刷直流電機還需要定期的維護/更換碳刷，維護工作量太大。

2）無(wú)刷直流電機

①直流電機結構

轉子：永磁結構

定子：繞組、霍爾傳感器

②啟動(dòng)

驅動(dòng)器EN接地打開(kāi)

③換向方式

電子換向，無(wú)刷直流電機沒(méi)有電刷和換向器，通過(guò)霍爾傳感器實(shí)現電子換向，這也是無(wú)刷直流電機名稱(chēng)的由來(lái)。

④調速控制方式

常見(jiàn)的是以6個(gè)MOSFET搭配成全橋電路，并以控制電路、驅動(dòng)電路組合。硬件方面概況起來(lái)，主要包含以下幾個(gè)版塊：全橋驅動(dòng)電路、霍爾反饋電路、電流采樣電路等。軟件實(shí)現上，可以使用方波、或者正弦波（PMSM）方式控制。

⑤優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

無(wú)刷直流電機轉速高、使用壽命也極長(cháng)，幾乎有刷直流電機的缺點(diǎn)無(wú)刷直流電機都補全了，但是無(wú)刷直流電機的成本高、控制調速比較復雜，所以除非是有刷直流電機參數無(wú)法滿(mǎn)足，一般用是的還是有刷電機。

2. 交流電機

1）單相交流串勵電機

①電機結構

轉子+定子。

②啟動(dòng)方式

與直流電機一樣，通電就可運轉。

③換向方式

改變定子/轉子線(xiàn)圈接法。

④調速方式

通過(guò)調節電壓調速。

⑤優(yōu)點(diǎn)

這種電機可以用交流電也可以用直流電機，而且轉速高、起動(dòng)力矩大、體積小、重量輕、不容易堵轉、適用電壓范圍很廣，很多優(yōu)點(diǎn)與直流電機類(lèi)似。

2）單相交流異步電機

①電機結構

轉子（鼠籠）；

定子：運行繞組、啟動(dòng)繞組。

②啟動(dòng)

這種電機有3種啟動(dòng)方式：

(a) 電機啟動(dòng)繞組參與運行，運轉速度保持定值；

(b) 電機啟動(dòng)繞組不參與運行，啟動(dòng)后離心開(kāi)關(guān)斷開(kāi)啟動(dòng)繞組，但電動(dòng)機以運行繞組線(xiàn)圈繼續工作；

(c) 電機啟動(dòng)繞組串連大容量電容啟動(dòng)，在起動(dòng)后串聯(lián)小容量電容運轉。

③換向方式

單相電動(dòng)機有兩組線(xiàn)圈，有一個(gè)公共端，一個(gè)運行端，一個(gè)啟動(dòng)端，電容接在運行端和啟動(dòng)端之間。

(a)電源接在公共端和運行端時(shí)，電機正轉；

(b)電源接在公共端和啟動(dòng)端時(shí)，電機反轉；

只有運行線(xiàn)圈和啟動(dòng)線(xiàn)圈截面積一樣的單相可逆電機，才能正反轉，否則反轉不能帶負荷。

④調速方式

(a)串電抗器調速；

(b)電動(dòng)機繞組內部抽頭調速；

(c)交流晶閘管調速；

(d)變頻器調速；

(e)變極調速。

⑤優(yōu)點(diǎn)

一般運行繞組直流電阻為幾Ω，而起動(dòng)繞組的直流電阻為十幾Ω~幾十Ω。

3）單相交流罩極電機

①電機結構

鼠籠轉子；

定子：運行繞組、阻斷路環(huán)。

②啟動(dòng)

通電即可旋轉。

③換向方式

無(wú)換向。

④調速方式

調壓調速。

⑤優(yōu)點(diǎn)

電機根據定子外形結構的不同，又分為凸極式罩極電動(dòng)機隱極式罩極電動(dòng)機。

4）電阻分相式電機

①電機結構

鼠籠轉子；

定子：大繞組+小繞組。

②啟動(dòng)

通電即可旋轉。

③換向方式

改變定子主或輔繞組接入方向換向。

④調速方式

無(wú)法調速。

5）三相異步電機

①電機結構

鼠籠轉子；

定子：繞組。

②啟動(dòng)

星三角啟動(dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)。

③換向方式

交換定子三相中任意兩個(gè)接頭的接線(xiàn)。

④調速方式

調速困難。

⑤優(yōu)點(diǎn)

電機的轉子與定子旋轉磁場(chǎng)以相同的方向、不同的轉速旋轉，存在轉差率，電機轉子的轉速低于旋轉磁場(chǎng)的轉速，轉子繞組因與磁場(chǎng)間存在著(zhù)相對運動(dòng)而產(chǎn)生電動(dòng)勢和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉矩，實(shí)現能量變換，缺點(diǎn)是調速困難。

6）繞線(xiàn)式三相異步電機

①電機結構

轉子：繞組+滑環(huán)（3個(gè)）；

定子：繞組。

②啟動(dòng)

(a) 轉子串電阻調速啟動(dòng)；

(b) 轉子串頻敏變阻器調速啟動(dòng)；

(c) 轉子串極調速啟動(dòng)；

(d) 轉子串水電阻調速啟動(dòng)；

(e) 轉子串變頻調速啟動(dòng)。

③換向方式

交換定子三相中任意兩個(gè)接頭的接線(xiàn)。

④調速方式

與啟動(dòng)方式一樣。

⑤優(yōu)點(diǎn)

繞線(xiàn)式三相異步電動(dòng)機的轉子和定子一樣也設置了三相繞組并通過(guò)滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調節變阻器電阻可以改善電動(dòng)機的起動(dòng)性能（啟動(dòng)電流?。┖驼{節電動(dòng)機的轉速，適合啟動(dòng)時(shí)間較長(cháng)、頻繁啟動(dòng)的場(chǎng)所。

7）三相同步電機

①電機結構

轉子：

(a) 永磁+鼠籠【無(wú)滑環(huán)】；

(b) 直流勵磁繞組+鼠籠【有滑環(huán)】。

定子：繞組。

②啟動(dòng)

電機需要有鼠籠部分才能啟動(dòng)，且啟動(dòng)后鼠籠內無(wú)感應電流，同步電機是無(wú)法直接啟動(dòng)的。

③換向方式

交換定子三相中任意兩個(gè)接頭的接線(xiàn)。

④調速方式

無(wú)法調速。

⑤優(yōu)點(diǎn)

電機無(wú)論作為電動(dòng)機還是發(fā)電機使用，其轉速與交流電頻率之間將嚴格不變。同步電機轉速恒定，不受負載變化影響。

以上內容就是部分直流電機、交流電機的優(yōu)點(diǎn)及啟動(dòng)方式等知識，更多有關(guān)直流電機資訊，請繼續關(guān)注天孚微電機。